NADH
FADH2
(trasportatori ridotti di
elettroni)
Catena respiratoria
(trasferimento degli
elettroni)
Fase 3
Trasferimento degli
elettroni e fosforilazione
ossidativa
Nicotinamide adenin dinucleotide
(NAD+)
H-
NMN
R
AMP
Nel NADP+ questo gruppo ossidrilico è
esterificato con un gruppo fosforico
.
riboflavina
FMN
.
.
FADH (FMNH )
(semichinone)
AMP
Flavin adenin dinucleotide (FAD)
Proteina
2Fe-2S
4Fe-4S
Potenziali di riduzione standard dei
trasportatori di elettroni della catena
respiratoria
Reazione redox (semi-reazione)
deidrogenasi
Ubichinone
Citocromo b
Citocromo c1
Citocromo c
Citocromo a
Citocromo a3
deidrogenasi
Ubichinolo
Citocromo b
Citocromo c1
Citocromo c
Citocromo a
Citocromo a3
E°’ (V)
I trasportatori che si trovano prima dell’inibizione saranno completamente
ridotti, quelli che si trovano a valle saranno completamente ossidati
Componenti della catena di trasporto degli
elettroni
Complesso enzimatico
NADH deidrogenasi
Numero
di subunità
Gruppo prostetico
(6)
43
(3)
Succinato deidrogenasi
Ubichinone-citocromo c
ossidoreduttasi
Eme
Citocromo c
Eme
Citocromo ossidasi
Eme
(1)
Complesso I: NADH deidrogenasi o
NADH:ubichinone ossidoreduttasi
Rotenone
Amital
Componenti proteici della catena di
trasporto degli elettroni
Complesso enzimatico
NADH deidrogenasi
Numero
di subunità
Gruppo prostetico
(6)
43
(3)
Succinato deidrogenasi
Ubichinone-citocromo c
ossidoreduttasi
Eme
Citocromo c
Eme
Citocromo ossidasi
Eme
(1)
6
succinato
deidrogenasi
(complesso II)
Succinato
Fumarato
Componenti proteici della catena di
trasporto degli elettroni
Complesso enzimatico
NADH deidrogenasi
Numero
di subunità
Gruppo prostetico
(6)
43
(3)
Succinato deidrogenasi
Ubichinone-citocromo c
ossidoreduttasi
Eme
Citocromo c
Eme
Citocromo ossidasi
Eme
(1)
Complesso III: complesso bc1
Ubichinone:citocromo C ossidoreduttasi
Ciclo Q
QP
QN
QN
QP
2
2QH2 + 2citc1( Fe3+) + 2H+ (matrice)
QH2+ CoQ + 2citc1 (Fe2+) + 4H+ (intermemb.)
Componenti proteici della catena di
trasporto degli elettroni
Complesso enzimatico
NADH deidrogenasi
Numero
di subunità
Gruppo prostetico
43
Succinato deidrogenasi
Ubichinone-citocromo c
ossidoreduttasi
Eme
Citocromo c
Eme
Citocromo ossidasi
Eme
Complesso IV:
citocromo ossidasi
Centro binucleare
binucleare
Cit c
CuA
eme a
a3-CuB
O2
2
+
superossido dismutasi
2H+
O2 + H2O2
O2
.
O2
radicale superossido
2H+
perossido d’idrogeno
e(-)
glutatione perossidasi
H2 O 2
H+
H2 O
radicale ossidrile
Respirazione mitocondriale,
radiazioni ionizzanti, sulfamidici, erbicidi
farmaci antimalarici, divicina
e(-)
2GSH
.
OH
NADP+
Glucosio
6-fosfato
danni ossidativi a
lipidi, proteine e DNA
2H2O
GSSG
glutatione
reduttasi
NADPH + H+
glucosio 6-fosfato
deidrogenasi
6-fosfo
glucono
δ-lattone
Fegato, rene, cuore
Muscolo e cervello
NADH + H+ + 1 O2
2
NAD+ + H2O
NAD+/NADH
O2/H2O
E1’° = -0.320 V
E2’° = 0.816 V
ΔE’°= E2’°– E1’°= 1.14 V
ΔG’°=-nFΔE’° = -2(96,5 kJ/V mole) (1.14) = -220 kJ/mole
FADH2 + 1 O2
2
FAD + H2O ΔG’°=-nFΔE’° = -150 kJ/mole
L’ energia liberata dal trasferimento elettronico
attraverso i complessi mitocondriali viene conservata
come energia elettrochimica associata al gradiente
di concentrazione protonica (ΔpH) e alla separazione
di cariche ai due lati della membrana (ΔΨ) .
Questa energia elettrochimica è detta:
Forza motrice protonica
Forza motrice protonica
Energia potenziale chimica
≃ 200 kJ
Energia del potenziale
elettrico
Questa energia elettrochimica, Forza motrice protonica, è resa
disponibile per produrre un lavoro, sintesi di ATP, quando i
protoni fluiscono spontaneamente attraverso la membrana
secondo il loro gradiente di concentrazione
Modello chemiosmotico
F1
α3β3γδε
Lato N
Lato P
Fo
ab2c10-12
membrana
mtocondriale
interna
matrice
spazio
intermembrana
Catalisi rotazionale
120°
120°
120°
Disaccoppianti chimici
Valinomicina
Molecole che interferiscono con il
trasferimento degli elettroni e la
fosforilazione ossidativa
Tipo di interferenza
Inibizione del
trasferimento degli
elettroni
Composto
Cianuro
Monossido di carbonio
Rotenone
Amital
Antimicina A
Inibizione dell’ATP sintasi
Disaccoppiamento della
fosforilazione dal trasporto
degli elettroni
Inibizione dello scambio
ATP-ADP
Oligomicina
FCCP
DNP
Meccanismo d’azione
Inibiscono la citocromo ossidasi
Bloccano il trasferimento degli elettroni
dal centro Fe-S dell’NADH
deidrogenasi all’ubichinone
Blocca il trasferimento degli elettroni dal
cit b al cit c1
Inibisce la subunità Fo
Trasportatori idrofobici di protoni
Valinomicina
Ionoforo per il K+
Termogenina
Traslocatore di protoni della membrana
mitocondriale interna del grasso bruno
Atrattiloside
Inibisce la traslocasi di nucleotidi
adenilici
La velocità della respirazione è limitata dalla disponibilità
di ADP per la sua conversione in ATP
[ATP]
[ ADP] [ Pi]
La velocità di consumo di O2 dipende dalla concentrazione
dell’accettore del gruppo fosforico ADP